Odkryto gwiazdę z metalową blizną. „Nigdy jeszcze nie widziano czegoś takiego”
Po raz pierwszy naukowcy odkryli gwiazdę, na której powierzchni znajduje się łata z domieszką metali. Ta specyficzna blizna to pozostałość po fragmentach układu planetarnego, pochłoniętych przez białego karła.
W tym artykule:
Gwiazdy – podobnie jak czarne dziury – mogą być żarłoczne. Szczególnie dotyczy to końcowych etapów ich ewolucji. Kiedy paliwo jądrowe w gwieździe takiej jak nasze Słońce zaczyna się „wypalać”, obiekt powiększa się. Gwiazda puchnie, a jego objętość rośnie. Wówczas może zdarzyć się, że wchłonie krążące wokół niej planety. Naukowcy przewidują, że za kilka miliardów lat taki los czeka Ziemię.
Później gwiazda odrzuca swoje zewnętrzne warstwy i ze stadium czerwonego olbrzyma przechodzi do stadium białego karła. To jeden z ostatnich etapów jej ewolucji. Biały karzeł to małe, bardzo wolno stygnące jądro gwiazdy. Tego rodzaju słońc jest bardzo wiele w naszej Galaktyce. Naukowcy szacują, że aż 95 proc. gwiazd pod koniec życia zamienia się właśnie w białe karły.
W najnowszym numerze czasopisma „The Astrophysical Journal Letters” naukowcy donoszą o odkryciu nietypowego białego karła. Ta gwiazda ma metalową bliznę w okolicy jednego z biegunów. – Nigdy wcześniej nie widziano czegoś takiego – komentuje prof. John Landstreet z Zachodniego Uniwersytetu w Kanadzie, współautor pracy.
Jak gwiazda kończy życie
Przemiany, jakie przechodzi gwiazda pod koniec swojego życia, odbijają się echem w całym otaczającym ją układzie planetarnym. Czerwony olbrzym może wchłonąć okoliczne globy. Biały karzeł również może przyciągać planety i planetoidy. – Od dawna wiadomo, że białe karły – wolno stygnące zgliszcza gwiazd takich jak nasze Słońce – kanibalizują fragmenty swoich systemów planetarnych – mówi Stefano Bagnulo, astronom z irlandzkiego Obserwatorium Armagh.
Zaskakująca hipoteza. Pasożytnicze czarne dziury mogą pożerać gwiazdy od środka. Jak je wykryć?
Wewnątrz niektórych gwiazd mogą znajdować się czarne dziury. Pożerałyby one gwiazdę od środka, niekiedy bardzo powoli. Wywoływałoby to efekty, które są możliwe do wykrycia.
Skutki tego mogą być nieoczekiwane. Za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu w Chile naukowcy obserwowali białego karła WD 0816-310. To stygnące jądro gwiazdy nieco większej niż Słońce. Odkryli, że na jego powierzchni znajduje się charakterystyczna blizna. Czyli obszar, w którym skoncentrowane są metale, różniący się od otoczenia.
Zagadkowa blizna na gwieździe
Co to jest? Badacze są zdania, że metale pochodzą z ciała niebieskiego podobnego do Westy. Westa to druga co do wielkości planetoida z pasa planetoid, rozciągającego się między Marsem a Jowiszem (większa od niej jest tylko Ceres). Szczątki podobnego obiektu zostały wprasowane w jeden z biegunów magnetycznych białego karła. Odkryto to, ponieważ sygnatury wskazujące na obecność metali obserwowano okresowo, w miarę obrotów gwiazdy.
– Co zaskakujące, ten materiał nie był równo rozłożony na powierzchni gwiazdy, jak wskazują teorie – mówi John Landstreet. – Zamiast tego, blizna jest zwartą plamą materiału planetarnego, utrzymywanego w miejscu przez pole magnetyczne – dodaje badacz.
Zdaniem naukowców to właśnie pole magnetyczne odpowiada za powstanie blizny. Przypuszczają, że wpierw do białego karła zbliżyła się planeta albo planetoida. Została rozerwana, a pozostałe z niej gruzy i skały utworzyły otaczający gwiazdę dysk. Jego część została następnie wchłonięta przez gwiazdę, a proces ten był ukierunkowywany przez pole magnetyczne. Stąd blizna – skoncentrowanie metali w jednym miejscu gwiazdy.
Co to jest biały karzeł?
W białych karłach nie zachodzą już reakcje jądrowe. Energia, jaką wypromieniowują te gwiazdy, to efekt ich bardzo powolnego stygnięcia. Białe karły są jak stopniowo oziębiający się piec, który staje się coraz ciemniejszy. Naukowcy prognozują, że na koniec życia – czyli po oddaniu całego ciepła – gwiazdy te zamieniają się w czarne karły. Wówczas stają się zupełnie niewidoczne. Jest to jednak tylko prognoza. Proces stygnięcia najsłabiej świecących białych karłów trwa już 9 mld lat i jeszcze się nie skończył.
Białe karły są bardzo małe. Opisany wyżej WD 0816-310 ma rozmiary zbliżone do rozmiarów Ziemi. Jednocześnie są bardzo gęste. Jak pisze Paul Murdin w książce „Wszechświat. Biografia”, pudełko zapałek wypełnione materią z białego karła ważyłoby tonę.
Jeśli biały karzeł znajduje się w układzie podwójnym i np. przechwytuje materię z sąsiedniej gwiazdy, jego koniec może być znacznie bardziej spektakularny niż zwykłe wystygnięcie. Taki biały karzeł staje się coraz bardziej masywny. Gdy jego masa przekroczy ściśle określoną granicę, zwaną granicą Chandrasekhara, gwiazda wybuchnie. Jest to tzw. supernowa typu Ia, w wyniku której powstaje czarna dziura.
Źródła: EurekAlert, The Astrophysical Journal Letters.
Nasz ekspert
Magdalena Salik
Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com